地震作用下地铁地下结构与邻近既有建筑灾变关联效应与高效算法研究

基本信息
批准号:51778260
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:苗雨
学科分类:
依托单位:华中科技大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:叶昆,陈健,张磊,姚二雷,程科,郭逸凡,施洋,陈超,钱志创
关键词:
地铁地下结构抗震地震响应有限元边界元法交叉求解技术灾变关联效应地下结构结构相互作用
结项摘要

Along with the large-scale construction of subway in China, the structures, such as buildings, stations and tunnels, are built closely to each other over the soft soil deposit. The complicated correlation effect would exist in the system among the underground structures, soil and adjacent buildings under earthquake. Most of the researches were carried out with single infrastructure because of the experimental and computational limitation, which lack the systematic understanding of disaster correlation effect. In the proposal, the research of large-scale computational theory would be carried out for seismic analysis of the interaction among underground structures, soil and adjacent buildings. The coupled parallel finite element method (FEM) and boundary element method (BEM) is presented based on FETI domain decomposition scheme. The influence of group effect (underground structure-soil-adjacent buildings) on the earthquake disaster behavior will be systematically studied using the presented parallel algorithm. The mechanism of the dynamic interaction of the system will be studied combined with shaking table model test. The influence of arrangement of structures and input of seismic wave will be addressed. The seismic response of the complicated system will be determined finally. According to the numerical and experimental results, the correlation effect model of earthquake disaster for the system will be presented by combining the relation model in mathematics. The research can provide theoretical basis support for the improvement of the earthquake disaster prevention and control technique.

随着我国城市轨道交通的大规模兴建,地铁沿线经常会穿越地表建筑底部或位于其邻近的位置,地震作用下地铁地下结构、土体与邻近既有建筑结构会存在复杂的灾变关联效应。限于试验条件和求解规模,现有研究往往局限于单一基础设施,缺乏灾变关联效应的系统性认识。基于此本项目拟开展地震作用下地铁地下结构-土体-邻近既有建筑协同大规模计算理论研究,提出并发展基于FETI区域分解的有限元/边界元交叉求解并行算法;利用该计算理论系统研究群体效应(地铁地下结构-土体-邻近既有建筑)对地震灾变行为的影响,结合振动台模型试验,揭示地铁地下结构与邻近既有建筑的相互作用规律,探讨邻近建筑空间分布、地震动输入等因素对该复杂体系地震响应的影响机制,确定体系地震响应规律;依据数值计算和振动台模型试验结果,结合数学中的关系模型,探究地铁地下结构地震灾变与邻近既有建筑关联性模型。研究成果将为城市整体地震灾变防控和监测预警提供决策支持。

项目摘要

随着我国城市轨道交通的大规模兴建,地铁沿线经常会穿越地表建筑底部或位于其邻近的位置,地震作用下地铁地下结构、土体与邻近既有建筑结构会存在复杂的灾变关联。限于试验条件和求解规模,现有研究往往局限于单一基础设施,缺乏灾变关联效应的系统性认识。本项目系统开展了地铁地下结构-土体-邻近既有建筑协同大规模计算理论研究,提出并发展了发展基于FETI区域分解的有限元/边界元交叉求解并行算法;利用该计算理论系统研究群体效应(地铁地下结构-土体-邻近既有建筑)对地震灾变行为的影响,结合振动台模型试验,揭示了地铁地下结构与邻近既有建筑的相互作用规律,探讨了邻近建筑空间分布、地震动输入等因素对该复杂体系地震响应的影响机制,比较了邻近既有地表结构数量不同时,地下车站结构动力响应的变化规律,并着重研究了单个和多个地表结构下邻近地表结构与地下结构水平距离、邻近地表结构层数、桩长、邻近地表与地下结构轴线夹角、地下车站结构埋深等因素对地下车站结构动力响应的影响,并对其影响规律进行了总结归纳。确定了体系地震响应规律;依据数值计算和振动台模型试验结果,结合数学中的关系模型,探究了地铁地下结构地震灾变与邻近既有建筑关联性模型。研究成果将为城市整体地震灾变防控和监测预警提供决策支持。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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